顶部张紧立管回接连接器及安装技术

顶部张紧立管(TTR)广泛应用于TLP平台和SPAR平台,回接连接器是其重要组成部分。介绍了顶部张紧立管的类型和特点及回接连接器的分类、结构特点、工作原理、安装技术。液压驱动的细长型回接连接器的优点是体积小、承受弯矩和剪力大,适用于水深>1 500m的各种浮式平台,是今后的发展方向。

典型深水顶部张紧立管的设计方法

顶部张紧立管（TTR）是用于连接运动的浮式生产设施和海床上的海底系统的管道，顶部张紧立管可用于钻井、完井及生产．本文将简单介绍TTR在前期初步设计阶段的设计考虑因素，并以典型深水平台概念设计研究课题中确定的TTR立管设计参数和结构型式为例，简要介绍TTR的强度分析方法，供海底管道设计者参考。

干树式深吃水半潜平台顶部张紧立管的设计与分析

用于深水油气开发的干树式顶部张紧立管(TTR)系统的载体平台是一种具有渐变式立柱的深吃水半潜钻井/生产平台(TCDD-Semi),该平台为中国南海的深水区域的气田开发而设计。文中介绍了该立管系统的设计与分析,提出了干树式采油立管设计方案,并进行了立管干涉、总体强度、疲劳、立管张紧器行程范围分析与核校。结果表明,立管在强海流中无碰撞,最大冯·米塞斯应力利用系数为0.88(规范要求不大于1.0),最小疲劳寿命89.4 a,大于20 a的设计服役期,张紧器最大行程33.1 ft,小于最大设计值35 ft。可见所述立管系统满足设计功能和工业规范要求,在具有恶劣海况条件的我国南海海域进行生产作业的深吃水半潜平台上设计安装干树式立管系统是可行的。

顶部张紧式立管强度设计分析

顶部张紧式立管(TTR)是油气开发必不可少的立管类型。研究了南海1500m水深半潜式干树深水平台TTR的概念设计,提出新的管中管结构的等效方法。通过分析立管结构的受力控制方程,得到立管受力分析的主要影响参数,按照轴向刚度、抗弯刚度、立管湿重和液体湿重等效原则,实现立管力学性质的等效。使用Orca Flex软件非线性时域分析立管遭受的四种典型工况,分别获得张力和弯矩,依据管中管结构外管和内管的刚度在等效模型中占的比例进行分配,根据API规范确定管中管结构外管和内管的应力,得到TTR四种工况下的强度分析结果,认为在半潜平台下,TTR强度满足设计要求。

顶部张紧式立管干涉分析

顶部张紧式立管(TTR)是油气开发必不可少的立管类型。文章研究了南海1500m水深半潜式干树深水平台TTR的概念设计,使用ORCAFLEX软件建立TTR的干涉分析非线性时域分析模型,基于Huse尾流模型,分析了浪流方向为0°、45°、90°、135°和180°的100年一遇环境载荷下的立管间距。结果表明,浪流方向为0°时立管最小间距小于TTR最大外径之和,发生干涉,其他方向不发生干涉。TTR为阵列式设计的立管群,应当从多方面因素考虑以避免干涉发生的危险,合理安排立管间距、调整TTF等措施可以有效减小干涉发生的可能。

顶部张紧式立管冲程分析

上部浮式生产设施在风浪流的作用下会水平偏离其原来的平衡位置,导致立管与平台发生相对运动。为避免立管部件损坏,应使其具有一定冲程能力。分析了影响顶部张紧式立管冲程能力的因素,并以一张力腿平台为算例,说明顶部张紧式立管冲程能力计算方法。

深水顶部预张力立管管中管结构强度参数敏感性分析

通过分析立管结构的受力控制方程,使用非线性时域分析软件Orca Flex建立管中管结构的有限元模型,分析生产TTR在正常操作状态时,不同顶部张力系数、不同波高和谱峰周期对立管强度的影响,并根据API RP 2RD规范校核管中管结构外管和内管的应力。结果表明,随着顶部张力系数增加,外部套管有效张力和等效应力均增大明显,内管改变不敏感;当波浪周期逼近平台运动周期,随着波高的增加,外管的有效张力和最大等效应力均增加,内管微幅变化;校核API规范,立管结果满足要求。认为在顶部预张力立管校核时,应对其进行敏感性分析,协调多个参数以使其性能达到最优。